„Žemė-sniego gniūžtė“: klimato katastrofa prieš 650 milijonų metų
Maždaug prieš 650 milijonų metų Žemė patyrė vieną iš ekstremaliausių klimato katastrofų savo istorijoje. Šis laikotarpis, kai beveik visa planetos paviršiaus dalis buvo padengta ledu, yra žinomas kaip „Žemė-sniego gniūžtė“ (Snowball Earth). Naujas italų astronomų ir klimatologų tyrimas siekia paaiškinti, kodėl toks įvykis buvo įmanomas ir kodėl šiandien toks scenarijus beveik neįmanomas.
Klimato pokyčiai vėlyvame proterozojuje
Vėlyvasis proterozojus, apimantis laikotarpį nuo milijardo iki 541 milijono metų atgal, buvo reikšmingų klimato ir geologinių pokyčių metas. Tuo metu vyko superkontinento Rodinijos skilimas, o Žemėje pradėjo atsirasti sudėtingi daugialąsčiai organizmai. Šiuo laikotarpiu įvyko keli globaliniai apledėjimai, iš kurių didžiausias truko nuo 650 iki 635 milijonų metų atgal. Pagal „Žemės-sniego gniūžtės“ hipotezę, ledynai tuo metu dengė beveik visą planetos paviršių, o atvira skysta vandens forma beveik išnyko.
Klimato modeliavimas ir svarbūs veiksniai
Tyrėjai, siekdami suprasti, kaip Žemė galėjo pereiti į tokį būvį, modeliavo to laikotarpio klimato sąlygas. Jie ištyrė kelių veiksnių įtaką: Saulės šviesumą, anglies dioksido koncentraciją, kontinentų išsidėstymą ir planetos paviršiaus atspindėjimo gebą.
Vėlyvame proterozojuje didžioji sausumos dalis buvo sujungta į superkontinentą Rodiniją. Dalis šio masyvo buvo tropinėse platumose, kur Saulės spinduliuotė ypač intensyvi. Tačiau Saulė tuo metu švietė apie 5% silpniau nei dabar. Be to, sausuma dar nebuvo padengta augalija. Paviršių sudarė daugiausia plikos uolienos ir granitas, kurie gerai atspindėjo Saulės šviesą.
Albedo ir ledo formavimasis
Albedo, arba paviršiaus atspindėjimo geba, buvo vienas iš pagrindinių planetos užšalimo veiksnių. Ledas atspindi iki 90% krentančios šviesos, todėl net nedidelis atšalimas gali sukelti grandininę reakciją: kuo daugiau ledo susidaro, tuo daugiau šviesos atspindima atgal į kosmosą ir tuo stipriau krenta temperatūra.
Modeliavimas parodė, kad silpnesnės Saulės ir didelio Rodinijos paviršiaus atspindėjimo gebos derinys buvo pakankamas globaliniam apledėjimui sukelti, net kai anglies dioksido koncentracija siekė iki 1000 dalių milijonui. Palyginimui, šiuolaikinė CO₂ koncentracija yra apie 428 dalis milijonui.
Rastijos įtaka klimatui
Įdomu tai, kad jei vėlyvojo proterozojaus kontinentai būtų išsidėstę taip, kaip dabar, globalinio apledėjimo tikimybė būtų žymiai sumažėjusi. Tokiu atveju „Žemė-sniego gniūžtė“ galėjo susiformuoti tik esant CO₂ koncentracijai žemiau 400 dalių milijonui.
Ypač svarbią rolę, pasak tyrimo autorių, atliko augalijos nebuvimas. Žalieji augalai sugeria daug daugiau Saulės šviesos nei plikos uolienos ir smėlis. Kai vėliau Žemėje atsirado augalija, paviršiaus albedo sumažėjo, ir globalinio užšalimo tikimybė žymiai sumažėjo. Tyrėjai pažymi, kad jau esant albedo apie 15%, „Žemės-sniego gniūžtės“ scenarijus tapo beveik neįmanomas esant CO₂ lygiams, būdingiems vėlyvam proterozojui. Be to, šiuolaikinė Saulė yra ryškesnė nei prieš šimtus milijonų metų, todėl pakartotinis globalinis apledėjimas šiuolaikinėmis sąlygomis yra labai mažai tikėtinas.
Autoriai taip pat pabrėžia, kad augalai veikia klimatą ne tik per šviesos atspindėjimą. Jie dalyvauja vandens apykaitoje ir didina vandens garų kiekį atmosferoje, kurie patys yra galingi šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Taigi, augalijos atsiradimas galėjo atlikti svarbų vaidmenį ne tik Žemės gyvybės vystymesi, bet ir planetos klimato stabilizavime, padarydamas naujas globalines „ledynines katastrofas“ daug mažiau tikėtinas.
